CN206717293U - 一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，包括玻璃基板、CO2激光光源，CO2激光光源的射出光束方向端设置有反射镜，反射镜对光束进行反射后连接光束整形装置，光束整形装置对光斑大小及模式进行整形后将光束射入振镜，振镜通过柱面聚焦镜将光束斜向射入玻璃基板，玻璃基板的表面形成有对玻璃基板过行切割的光斑，柱面聚焦镜的上方安装有光阑，柱面聚焦镜的下方设置有对玻璃受热区域进行急剧冷却的喷水装置，采用振镜、柱面镜，斜向入射的技术方案，振镜能够轻易实现光斑的大幅度调整，通过调整柱面镜的高度，能够轻松实现光斑宽度的调整，以适应不同厚度玻璃的切割，设计新颖，是一种很好的创新方案。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子消费行业中的玻璃切割技术，特别是涉及一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置。
背景技术
目前，在电子消费行业中的玻璃切割领域显示及电子消费行业中所用到的玻璃一般采用3类方法进行切割：第一是刀轮切割，第二是CO2激光切割，第三是超快激光切割。其中，CO2激光切割在薄玻璃(0.3mm或更薄)切割中占据不可缺少的地位。其原理是利用激光对玻璃进行加热，跟随激光的尾部利用水来进行冷却，在玻璃上面通过制造热应力来产生切割裂纹，形成切割。该切割技术优势明显，包括强度高，速度快，良率高，无碎屑产生等等，由于玻璃为热的不良导体，使用CO2激光切割玻璃的技术，加热玻璃所用的激光光斑都是具有一定长度的，并且针对不同属性不同厚度的玻璃，该长度变化较大，而当前主流的光斑聚焦系统均无法很轻易地实现长度大幅度调整。需要进行大幅调整时只能通过变更光学器件，变更入射角度等等方案，不利于设备的调整上机及维护，实用性能不佳，存在着不足，不能满足行业发展的需求。
综上所述，针对现有技术的缺陷，特别需要一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，以解决现有技术的不足。
实用新型内容
针对现有技术中存在的不足，影响对玻璃的切割，本实用新型提出一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，设计新颖，能够自由进行光斑长宽调节，可迅速并精密的在不同玻璃之间进行切割参数的切换。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，包括玻璃基板、CO2激光光源，CO2激光光源的射出光束方向端设置有反射镜，反射镜对光束进行反射后连接光束整形装置，光束整形装置对光斑大小及模式进行整形后将光束射入振镜，振镜通过柱面聚焦镜将光束斜向射入玻璃基板，玻璃基板的表面形成有对玻璃基板过行切割的光斑，柱面聚焦镜的上方安装有光阑，柱面聚焦镜的下方设置有对玻璃受热区域进行急剧冷却的喷水装置。
在本实用新型所述的反射镜的数量为二个，反射镜之间对称分布。
进一步，所述的光束整形装置采用扩束镜。
进一步，所述的喷水装置包含有喷嘴、冷却水输送源，喷嘴通过输送管连接冷却水输送源。
进一步，所述的振镜的扫描角度5-15度。
进一步，所述的玻璃基板切割完成后通过已有切割裂纹进行引导断裂的撑板，撑板的形状呈三角形。
进一步，所述的光斑形状为具有设定长宽的线条状。
本实用新型的有益效果是：本实用新型采用振镜、柱面镜，斜向入射的技术方案，振镜能够轻易实现光斑的大幅度调整，通过调整柱面镜的高度，能够轻松实现光斑宽度的调整，以适应不同厚度玻璃的切割，精密的对切割参数进行切换，实用性能优，设计新颖，是一种很好的创新方案。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型：
图1为本实用新型的设备总体结构图；
图2为本实用新型切割时激光扫描示意图；
图3为本实用新型更换光斑长宽示意图1。
图4为本实用新型更换光斑长宽示意图2。
图5为裂片示意图。
图中100-CO2激光光源，110-反射镜，120-光束整形装置，140-振镜，150-光阑，160-柱面聚焦镜，170-喷水装置，180-玻璃基板，190-撑板。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1、图2、图3、图4、图5，一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，包括玻璃基板180、CO2激光光源100，CO2激光光源100的射出光束方向端设置有反射镜110，反射镜110对光束进行反射后连接光束整形装置120，光束整形装置120对光斑大小及模式进行整形后将光束射入振镜140，振镜140通过柱面聚焦镜160将光束斜向射入玻璃基板180，玻璃基板180的表面形成有对玻璃基板过行切割的光斑，柱面聚焦镜160的上方安装有光阑150，柱面聚焦镜160的下方设置有对玻璃受热区域进行急剧冷却的喷水装置170。
反射镜110的数量为二个，反射镜110之间对称分布。光束整形装置120采用扩束镜。喷水装置170包含有喷嘴、冷却水输送源，喷嘴通过输送管连接冷却水输送源。振镜140的扫描角度5-15度。玻璃基板180切割完成后通过已有切割裂纹进行引导断裂的撑板190，撑板190的形状呈三角形。光斑形状为具有设定长宽的线条状。
CO2激光光源提供切割玻璃需要的热源，喷嘴提供冷却源。该技术原理是基于对玻璃进行加热及迅速冷却，制造足够的热应力来产生切割裂纹。
CO2激光光源射出的光束先经过反射镜，转入光束整形器件中，整形后光斑的大小及模式均发生相应的变化，以利于玻璃的加热。之后光束通过振镜，反射到柱面聚焦镜处，透过聚焦镜后照射到玻璃表面。振镜将在一个范围内来回扫描，形成一个有一定长度的扫描光束，该光束最后经过聚焦对玻璃进行加热。
玻璃受热后发生膨胀，在光斑尾部通过喷嘴喷射水雾，将玻璃的受热区域急剧冷却，形成强大的拉应力，从而产生相应的裂纹来进行切割。
采用振镜扫描来形成光斑的长度，通过法不同的脉冲命令，控制振镜的扫描角来实现光斑长度的变化。
采用短焦镜片进行光斑聚焦，控制光斑的宽度。通过微小Z值调整来实现光斑宽度的变化。
采用一个光阑在聚焦镜上方，实现光斑与喷水紧密靠近，让冷热制造的应力最大化。
在切割时，给予振镜高速重复的指令，形成扫描线性光斑，线性光斑通过下方的柱面聚焦镜形成有一定长宽的长条型光斑，而平台搭载玻璃相对光斑进行移动，实现光斑在玻璃上的位移，紧随的冷却水在玻璃上制造足够的应力使玻璃产生切割裂纹，从而完成切割。
当需要变更切割参数时：仅需要调整发给振镜的指令，改变扫描幅度就能轻松实现光斑长度的改变。仅通过细微调整柱面聚焦镜的高度，就能轻松实现光斑宽度的改变。
其中，针对不同的玻璃，应有不同的光斑长宽来对玻璃进行合适的加热。
本实用新型采用切割0.2mm素片玻璃为实施例进行说明。
加工参数：激光选择70-200W，光束整形后光斑一般在10-12mm，振镜扫描角度5度左右，形成光斑长度25mm左右，切割速度200mm/s。该参数对应能够进行深度50um左右的切割。
切割后需要进行裂片。因该技术切割只能切割一定的深度，无法完全切透。未切透的部份进行机械裂片。一般采用手工裂片。
本实用新型的有益效果是：采用振镜、柱面镜，斜向入射的技术方案，振镜能够轻易实现光斑的大幅度调整，通过调整柱面镜的高度，能够轻松实现光斑宽度的调整，以适应不同厚度玻璃的切割，精密的对切割参数进行切换，实用性能优，设计新颖，是一种很好的创新方案。
本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，包括玻璃基板、CO2激光光源，其特征在于：CO2激光光源的射出光束方向端设置有反射镜，反射镜对光束进行反射后连接光束整形装置，光束整形装置对光斑大小及模式进行整形后将光束射入振镜，振镜通过柱面聚焦镜将光束斜向射入玻璃基板，玻璃基板的表面形成有对玻璃基板过行切割的光斑，柱面聚焦镜的上方安装有光阑，柱面聚焦镜的下方设置有对玻璃受热区域进行急剧冷却的喷水装置。
2.根据权利要求1所述一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，其特征在于：所述的反射镜的数量为二个，反射镜之间对称分布。
3.根据权利要求1所述一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，其特征在于：所述的光束整形装置采用扩束镜。
4.根据权利要求1所述一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，其特征在于：所述的喷水装置包含有喷嘴、冷却水输送源，喷嘴通过输送管连接冷却水输送源。
5.根据权利要求1所述一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，其特征在于：所述的振镜的扫描角度5-15度。
6.根据权利要求1所述一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，其特征在于：所述的玻璃基板切割完成后通过已有切割裂纹进行引导断裂的撑板，撑板的形状呈三角形。
7.根据权利要求1所述一种新型自动变更光斑长宽的玻璃切割光学装置，其特征在于：所述的光斑形状为具有设定长宽的线条状。
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